계층형 메모리 시스템을 위한 동적 페이지 마이그레이션 기법

• 영문명: Dynamic Page Migration Technique for Tiered Memory Systems
• 발행기관: 한국스마트미디어학회
• 저자명: 이성민(Seongmin Lee) 신지우(Jiwoo Shin) 정진만(Jinman Jung)
• 간행물 정보: 『스마트미디어저널』제14권 제9호, 9~16쪽, 전체 8쪽
• 주제분류: 공학 > 컴퓨터학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2025.09.30

국문 초록

계층형 메모리 시스템은 제한된 용량의 빠른 계층과 대용량의 느린 계층을 결합하여 성능과 비용을 최적화하는 구조로, 최근 메모리 집약적 워크로드에서 효과적인 수단으로 인식된다. 이러한 계층형 메모리 시스템에서 페이지 마이그레이션은 핵심 수단이지만 워킹셋 크기(Working Set Size, WSS)가 빠른 계층 메모리의 용량을 초과하게 되면 빈번한 승격과 강등으로 인한 핑퐁(ping-pong) 효과가 발생하여 메모리 대역폭이 떨어지게 된다. 본 논문은 메모리 대역폭을 이용하여 WSS의 변화를 감지하고, NUMA(Non-Uniform Memory Access) 스캔 주기를 동적으로 조절하는 페이지 마이그레이션 기법을 제안한다. 큰 워킹셋으로 판단되는 경우 NUMA 스캔 주기를 늘려 페이지 마이그레이션을 줄이고, 작은 워킹셋으로 판단되는 경우 NUMA 스캔 주기를 단축하여 페이지 마이그레이션이 적극적으로 일어날 수 있도록 한다. WSS가 동적으로 변하는 환경에서 CXL(Compute Express Link) 기반 계층형 메모리 시스템을 모사하여 실험한 결과 제안 기법은 최신 메모리 관리 기법인 TPP 대비 최대 21.12%의 성능 향상을 달성하였다.

영문 초록

Tiered memory systems, which combine a small, fast tier with a large, slow tier, are increasingly recognized as an effective approach to optimizing both performance and cost in memory-intensive workloads. In such systems, page migration plays a central role; however, when the working set size (WSS) exceeds the capacity of the fast memory tier, frequent promotions and demotions can lead to a ping-pong effect that significantly degrades memory bandwidth. This paper proposes a page migration technique that dynamically adjusts the NUMA scan period by detecting changes in WSS based on memory bandwidth. When a large WSS is detected, the scan period is increased to reduce page migrations; conversely, when a small WSS is detected, the scan period is decreased to allow more aggressive page migration. Experiments simulating a CXL-based tiered memory system under dynamically changing WSS demonstrate that the proposed technique achieves up to 21.12% performance improvement compared to the state-of-the-art memory management scheme, TPP.

목차

Ⅰ. 서론

Ⅱ. 관련 연구

Ⅲ. 동적 페이지 마이그레이션 기법

Ⅳ. 성능 평가

Ⅴ. 결론

키워드

계층형 메모리 시스템 페이지 마이그레이션 메모리 대역폭 Tiered Memory System CXL Page Migration Memory Bandwidth